项目名称: 基于声表面波的埋入式钢筋锈蚀传感器研究

项目编号: No.51505499

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 机械、仪表工业

项目作者: 谢立强

作者单位: 中国人民解放军陆军工程大学

项目金额: 20万元

中文摘要: 钢筋锈蚀是影响钢混结构耐久性的首要因素,开展钢筋锈蚀感测技术研究,进而预测结构的剩余寿命,指导结构的维护决策,对保障工程设施的运营安全具有重要意义。然而目前,还没有一个可长期、直接、定量地表征钢筋锈蚀程度的传感方法。对此,本项目提出一种基于声表面波的埋入式钢筋锈蚀感测方法。该方法利用钢筋锈蚀引起声表面波器件反射栅阻抗的变化,进而导致声表面波信号的变化,实现对钢筋锈蚀的感测。该方法的突出优势是传感器结构简单、可靠性好、抗干扰性强、可无源工作无线传输,因此,可将传感器埋入钢混结构内直接对钢筋锈蚀进行长期监测。主要研究内容包括基于声表面波的钢筋锈蚀感测机理研究;传感器的结构设计理论研究;传感器的干扰抑制技术研究;传感器的制造与测试方法研究。总之,该技术可有效地实现对钢筋锈蚀进行长期、直接、定量、实时感测,非常利于实际工程应用,其研究潜力巨大,该研究成果可为结构健康监测技术的发展提供一种新思路。

中文关键词: 锈蚀传感器;声表面波;结构健康监测;无源无线;钢筋

英文摘要: Corrosion of reinforcing steel is the primary factor causing concrete deterioration. Study on corrosion monitoring sensor, making prediction about residual life of the concrete structure, and giving advice about maintenance decision are of great significance for protecting the safety of civil engineering. However, a direct, quantitative, and long-term sensing method to characterize the corrosion of reinforcing steels has not been proposed until now. Therefore, this project develops a novel embedded sensing method based on surface acoustic wave (SAW). The corrosion of the reinforcing steels can change the impedance of the reflecting grating on the SAW device, and then make a conversion of the SAW signal. Accordingly, the SAW signal can be sensed to characterize the corrosion of the reinforcing steels. This method has many outstanding advantages, such as simple structure, good reliability, excellent interference immunity, passive operation and wireless communication. Thus, the corrosion monitoring sensor can be embedded in the concrete structure for direct and long-term sensing. The major research contents are the sensing theory based on SAW, the structure design, the suppression of interference, the fabrication process, and the test experiment of the corrosion monitoring sensor. In conclusion, the corrosion sensing technology based on SAW can realize the direct, quantitative, real-time, and long-term corrosion monitoring of the reinforcing steels in concrete effectively. The presented sensor has great potentials for engineering application. The project's research results can provide a novel idea for the development of structural health monitoring technology.

英文关键词: Corrosion Monitoring Sensor;Surface Acoustic Wave;Structural Health Monitoring;Passive and Wireless;Reinforcing Steel

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